FoodPro Preloader

En ny idé om hvordan jorden ble en stor snøball


Wikimedia (CC BY-SA 3.0) Eoner siden Jorda opplevde en vill transformasjon: det ble til en gigantisk snøball. Disse massive isbrekkehendelsene, hvor isen omsluttet planeten fra pol til pol, er passende betegnet "snowball Earth". Det var minst tocurrences: en rundt 717 millioner og en annen for 645 millioner år siden.

Wikimedia (CC BY-SA 3.0)

Eoner siden Jorda opplevde en vill transformasjon: det ble til en gigantisk snøball. Disse massive isbrekkehendelsene, hvor isen omsluttet planeten fra pol til pol, er passende betegnet "snowball Earth". Det var minst tocurrences: en rundt 717 millioner og en annen for 645 millioner år siden.

Selv om geologene har gode bevis, opplevde jorden disse snøballhendelsene, de kan fortsatt ikke finne ut hvordan de skjedde. Vitenskapsmenn har diskutert i flere tiår over det som avgikk de mest dype klimaendringene i planets geologiske rekord. Nå har forskere ved Harvard University en ny ide som til slutt kan gi et svar: De sier at vulkanske regioner, som ligger på rett sted til rett tid, kan ha utløst minst en av disse gigantiske isbreendingshendelsene.

Hvis du reiste tilbake til jorden for rundt 700 millioner år siden, ville du ha funnet isen hundrevis av meter tykk som dekker havene og kontinenter, selv om landsmassene kanskje også har hatt noen tørre, tørre områder med iskledde hypersalinsjøer. Den gjennomsnittlige globale temperaturen falt rundtnegativ 37 grader Fahrenheit. Den snøballlignende jorden var stort sett ubeboelig. Heldigvis skjer disse apokalyptiske istidene sjelden, men det faktum gjør det også vanskelig for forskere å bestemme hvordan et slikt ekstremt klima dannet seg. «Jo lenger vi går tilbake i tiden, jo mer jord ligner en verden som er svært forskjellig fra den vi lever i dag, » forklarer Linda Sohl, en paleoklimatolog ved Columbia Universitys senter for klimasystemforskning og NASAs Goddard-institutt for romforskning. Så vi kan ikke fortolke fortiden basert på vår kunnskap om nåtiden. "

Forskere har foreslått en rekke ideer om hva som utløste snøballjordene. Årsaken - uansett hva den var - måtte avkjøle planeten, slik at det dannet nok is for å reflektere mye av solens innkommende energi, noe som skaper en kjølende effekt. En hypotese antyder at en stor meteoritt rammet planeten og kastet så mye støv og aske inn i luften det reduserte den innkommende solstrålingen i et par år og kjølt planeten. Andre ideer involverer lignende typer korte, men katastrofale hendelser, som for eksempel en gigantisk vulkansk utbrudd. En annen hypotese foreslår en slags organisme utviklet som kunne fjerne en stor mengde karbon fra overflaten av havet og begrave det i dype sedimenter etter at de døde og bosatte seg på havbunnen; den mekanismen ville teoretisk ha holdt nok karbon ut av atmosfæren for å forårsake kjølvannskjøling. Ingen av disse ideene har mye-hvis noe fysisk bevis for å sikkerhetskopiere dem.

En av de mest populære ideene fokuserer på forvitring, en naturlig prosess som fanger og lagrer karbon via den kjemiske nedbrytningen av bergarter. Da superkontinentet Rodinia brøt opp rundt 750 millioner år siden, spredte de nye, mindre kontinentene seg til steder rundt ekvatoren hvor det var varme og våte primære forhold for forvitring. I tillegg hadde store vulkanske regioner kommet fram som den enorme jordmassefragmentet, som ville vært ekstremt sårbar for forvitring.

Problemet: Forvitring virker utrolig sakte - prosessen skjer hele tiden, men det påvirker det globale klimaet på en millionårig skala. Jordens klimasystem er vanligvis selvkorrigert i den tiden. Dessuten vil den større vulkanske aktiviteten ha gitt ut karbondioksid, noe som gjør det enda vanskeligere å skyve jorden inn i en snøballstat. Dette superkontinentbruddsscenariet kunne kun ha forårsaket en nedkjølingseffektiv effekt bare hvis værforholdene overgikk andre tilbakemeldinger i klimasystemet, forklarer Francis Macdonald, lektor for geologi ved Harvard.

Fordi ingen av ideene er helt tilfredsstillende, satte Macdonald og kollega Robin Wordsworth, en assisterende professor i miljøvitenskap og ingeniørarbeid, seg for å finne en annen forklaring. I 2010 publiserte Macdonald et papir som for første gang falt ned den nøyaktige datoen da Sturtian isbreeding - den første av de to snøballene - begynte. "Vi kunne plutselig si innen noen hundre tusen år da dette arrangementet faktisk skjedde, " forklarer Macdonald. "Før det hadde det bare vært kjent innen flere titalls millioner." Han oppdaget Sturtian isbreeding startet for 717 millioner år siden.

Omkring samme tid døde Macdonald avolcanic region, kalt Franklin Large Igneous Province (LIP). Han oppdaget at Franklin LIP ble aktiv i nærheten av når den første snowball Earth-hendelsen startet. "Jeg begynte å tenke: Hvordan kunne disse være så sammenfallende? Hvordan kan de være relaterte? "Sier han.

Bevæpnet med denne nye informasjonen, brukte Macdonald og Wordsworth en kombinasjon av geologiske bevis og modellering for å teste om Franklin LIP kunne være synderen. I en ny studie, publisert i februar i geofysiske forskningsbrev, viser de at Franklin LIPs vulkanske aktivitet kunne ha forårsaket ekstrem klimakjøling. Det er på grunn av en unik kombinasjon av faktorer: For det første dannet Franklin LIP et område som er rik på svovel; da det brøt ut, ville store plumes av varm gass og støv ha loftet svovelpartikler kilometer inn i luften. Svovelpartikler blokkerer innkommende sol og holder også varmen fra å rømme jorden, noe som kan skape enten en oppvarming eller kjøleeffekt, avhengig av plasseringen. Det er derfor det neste fysiske beviset er nøkkelgeologiske rekorder, viser at Franklin LIP satt ved ekvator der jorden mottar mer solenergi enn mengden varme det stråler ut til rommet. Ifølge forskningsmodellet, hvis nok svovelpartikler nådde høyt nok til atmosfæren på denne ekvatoriale beliggenheten, ville det blokkere nok av solens innkommende energi for å utløse hurtig kjøling. Svovel-aerosolene ville også ha spredt seg over hele planeten via blanding som forekommer i stratosfæren, men ekvatorialområdet ville ha størst tetthet av svovelpartikler, som sterkt blokkerer solen. Utbruddene ville ha trengte å sprenge svovel inn i atmosfæren i omtrent fem år for å skyve jorden inn i en snøballstat.

Et slikt scenario vil også kreve en relativt kul jord på forhånd. Macdonald sier det skyldes at svovelpartikler trenger å nå stratosfærens høyde for å få maksimal kjøleeffekt. I et kaldere klima ligger stratosfæren litt nærmere jordens overflate, noe som gjør det mulig for de svovelrike luftrørene å nå. Selv om forskere ikke har bestemt nøyaktig hva klimaet var som før snøball jorden, er denne nye hypotesen tiltalende, sier Macdonald. "Det gir en positiv tilbakemelding mekanisme. Når du begynner å kjøle, blir det lettere og enklere å legge til mer svovel-aerosoler der oppe, så kjøler jorden mer, og så videre, "forklarer han. Denne prosessen ville skje potensielt så fort at det ville overvelde andre klima tilbakemeldinger som kan gjøre planeten varmere. "

Andre eksperter finner Macdonalds og Wordsworth-ideen overbevisende. "Jeg vil si at det er sannsynligvis den beste ideen vi har, fordi den faktisk er basert på observasjoner, " sier Joseph Kirschvink, en geobiolog ved California Institute of Technology, som laget "Snowball Earth". Paul Hoffman, en professor i geologi ved Harvard, sier timingen mellom svovelrike Franklin-vulkanismen og snøball-jorden, gjør den til en attraktiv forklaring. Men "det kan bare være en tilfeldighet uten forhold, " forklarer han. Linda Sohl sier at paret har kommet opp med en spennende hypotese, selv om hun også sier: "Forklarer det alle snøballhendelser i jordens historie? Nesten absolutt ikke. "

Hoffman peker også på at forskerens ide ikke forklarer den andre snøballhendelsen som kom kort tid etter den første, kalt marinoansk isbrejd. "Jeg tror det er det svakeste punktet i ideen, " sier han. "Så langt vi vet, er det ingen store [vulkanske områder] knyttet til utbruddet av det andre." Macdonald sier at det kunne ha vært en, men det geologiske beviset blir ujevnt så langt tilbake i tid. Macdonald selv er ikke overbevist om at hans og Wordsworths versjon av hendelsene er det som faktisk skjedde for 717 millioner år siden. "Vi sier ikke at dette måtte skje, bare det er mulig og det er en ganske imponerende tilfeldighet, " forklarer han.

Sammen med denne nye ideen uttrykker Macdonald et varsel om personer som har foreslått geoengineering-prosjekter som bruker svovel-aerosoler for å bekjempe global oppvarming. "Det er litt skremmende hvis vi ønsker å leke med disse partiklene, for å vite at de kan ha forårsaket store klimaendringer i fortiden, " sier han. "På den annen side er vi allerede geoengineering med karbondioksid. Katten er allerede ute av posen. "

Hva er torv tå?George Church: De-Extinction er en god ideForsker: Ban patenter på geoengineeringsteknologiSpacecraft oppdager partikkel akselerator på SaturnArctic Sea Ice Hits Record Lav Vinter PeakDiminutive Discovery: Moon-Size Exoplanet Circling Sunlike Star Smallest YetContinental Telescope Array kan bruke Usher Astronomy Revolution i AfrikaMed One Space Observatory Down, bruker NASA en annen til kart CO2